BRPI0718148B1

BRPI0718148B1 - controlador de locomotiva

Info

Publication number: BRPI0718148B1
Application number: BRPI0718148A
Authority: BR
Inventors: Horst Folkert; Matusiak Richard
Original assignee: New York Air Brake Corp
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2019-01-22
Also published as: US20080306641A1; WO2008045787A3; MX2009003520A; EP2074003A4; CN101522488B; CA2665485C; EP2074003A2; ZA200902659B; AU2007307920B2; US8019496B2; WO2008045787B1; EP2074003B1; AU2007307920A1; CA2665485A1; BRPI0718148A2; RU2440597C2; RU2009117178A; CN101522488A; WO2008045787A2

Abstract

controlador de locomotiva a presente invenção refere-se a um controlador de locomotiva que inclui um dispositivo de entrada, um visor e um processador para acionamento do visor e recebimento de entradas a partir do dispositivo de entrada. um software no processador determina e aciona o visor para mostrar uma localização de um trem em uma via e indicações da localização na via de distâncias de parada para uma dentre uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno e pelo menos uma aplicação de freio de parada controlada. um controle de redução também é provido.

Description

O desenvolvimento do sistema LEADER® pelo New York Air Brake deriva de um trabalho inicial feito no campo de simulação em trens para investigações de acidentes e planejamento de operações. Esta tecnologia foi inicialmente desenvolvida como um aplicativo de escritório e para ser um aplicativo embutido de bordo. O sistema LEADER® simula o movimento do trem inteiro em tempo real e com esta tecnologia voltada para o futuro pode predizer a dinâmica do trem em uma base olhando-se para adiante. Esta capacidade é usada para se proverem ao engenheiro alertas de assistência ao motorista, de modo a se otimizar o manuseio do trem com respeito a forças no trem, economia de combustível, práticas de operação padronizadas e tempo até o destino. Estes parâmetros são ponderados de acordo com as exigências da ferrovia cliente. Uma explicação do sistema LEADER® é encontrada na Patente U.S. N° 6.587.764.

O desenvolvimento de uma tecnologia de controle remoto de locomotiva no início dos anos 1980 foi com base no conceito de uso da potência computacional de um computador de bordo para substituição do conhecimento e da experiência de um engenheiro de locomotivas operando uma locomotiva em aplicações de pátio de manobras e classificação de ferrovia. Este conceito assim denominado engenheiro em uma caixa foi aceito largamente pela indústria ferroviária e pelos reguladores do governo.

O movimento de um trem para fora dos pátios de classificação e de manobra requer um nível adicional de experiência para se lidar com questões de controle de trem e de dinâmica de trem. De modo a continuar respeitando a divisão de trabalho na ferrovia, o engenheiro em uma caixa precisa ser mais sofisticado, para lidar com estas novas situações.

As capacidades potentes de simulação e computacionais que foram desenvolvidas para o sistema LEADER® são particularmente bem adequadas para esta tarefa. O sistema LEADER® é capaz de simular a operação do trem e a dinâmica em tempo real e prover a um engenheiro de Io2/10 comotivas alertas de comando para a otimização do controle do trem. O sistema LEADER® pode ser estendido para ter um recurso de controle de cruzeiro que tem uma interface direta com os controles na locomotiva, de modo a se controlar a velocidade do trem. Esta mesma tecnologia pode ser usada para alívio do operador de controle remoto RCO de locomotiva da experiência requerida para manipulação do trem através de um território ondulado complexo. Os comandos são gerados pelo sistema LEADER® e habilitados pelo sistema de RCL, de modo que o RCO simplesmente precise indicar a velocidade desejada e a localização de parada para o trem.

Será crítica para o sucesso deste modo de operação do LEADER® a interface homem-máquina HMI que permite que o RCO interaja com o sistema de uma maneira que indique claramente suas intenções para o movimento, e ainda não desviar o RCO dos encargos primários de monitoração dos sinais ao lado da via, negociação de rota e observação que a via permaneça livre.

Os dispositivos de controle de velocidade para trens com interface de operador e salva-guardas são mostrados na Patente U.S. N° 4.181.943. Também, a exibição de parada a uma distância para aplicação de freio de emergência, aplicação de freio de serviço pleno ou uma aplicação de freio selecionável é descrita na Patente U.S. n° 5.744.707. Embora várias coisas tenham sido conhecidas, um sistema mais completo é requerido.

A presente exposição é dirigida a um controlador de locomotiva incluindo um dispositivo de entrada, um visor e um processador para acionamento do visor e recebimento de entradas a partir do dispositivo de entrada. Um software no processador determina e aciona o visor para mostrar uma localização de um trem em uma via e indicações da localização na via de distâncias de parada para uma dentre uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno e pelo menos uma aplicação de freio de parada controlada.

O controlador inclui uma saída, e o processador provê na saída uma das aplicações de freio selecionadas pelas entradas a partir do dispositivo de entrada. O processador também pode prover na saída um sinal de

3/10 redução de velocidade (creep speed signal) selecionado por uma entrada de redução (creep) a partir do dispositivo de entrada. O processador pode determinar as distâncias de parada a partir de uma entrada de velocidade requisitada a partir do dispositivo de entrada e acionar o visor para mostrar a velocidade introduzida.

O processador pode determinar e acionar o visor para mostrar a velocidade atual do trem e determinar as distâncias de parada a partir de uma entrada de velocidade máxima a partir do dispositivo de entrada e acionar o visor para mostrar a velocidade máxima introduzida.

O processador pode determinar e acionar o visor para mostrar as indicações na via de distâncias de parada em relação à localização presente do trem na via para uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno e uma aplicação de freio de parada controlada. Alternativamente, o processador pode determinar e acionar o visor para mostrar indicações na via de distâncias de parada em relação a uma localização de parada introduzida no trilo para uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno e uma aplicação de freio de parada controlada.

O processador remove as indicações de distância de parada ou não exibe as indicações de distância de parada, se o trem tiver passado da localização das indicações na via.

O controlador inclui um controle de freio e um controle de tração (propulsão e frenagem dinâmica) em resposta a um sinal na saída para controle dos freios e propulsão da locomotiva. O controlador pode ser um dispositivo de RCL portátil e a saída é conectada de forma sem fio ao controle de freio e ao controle de tração da locomotiva.

A presente exposição também é dirigida a um controlador de locomotiva que inclui um dispositivo de entrada, uma saída, um visor e um processador para o recebimento de entradas a partir do dispositivo de entrada, acionamento do visor e provisão de saídas na saída. Um software no processador provê na saída sinais de frenagem e de tração para a obtenção de um sinal de velocidade de redução selecionado por uma entrada de redu4/10 ção a partir do dispositivo de entrada.

Estes e outros objetivos, recursos e vantagens da presente exposição podem ser mais bem entendidos e apreciados a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades da mesma, selecionadas para fins de ilustração e mostradas nos desenhos associados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 mostra exibições de distâncias de parada da presente exposição com controles para parada.

A figura 2 mostra exibições de distâncias de parada da presente exposição com controles para regulagem de parada.

A figura 3 mostra exibições de distâncias de parada da presente exposição com controles para ajuste e edição de WayPoint (ponto de referência geográfica).

A figura 4 é um diagrama de blocos de uma arquitetura centrada em RCL.

A figura 5 é um diagrama de blocos de uma arquitetura centrada em LEADER®.

A figura 6 é um diagrama de blocos de uma outra arquitetura centrada em LEADER®.

DESCRIÇÃO DETALHADA

O que vem a seguir explora várias arquiteturas de nível alto, estratégias de controle e estratégias de HMI que poderíam ser usadas para a implementação desta funcionalidade.

Exigências de Controle de Operador

O Operador requer as entradas de controle a seguir, de modo a efetivamente controlar o sistema:

• Meios para iniciação do movimento do trem • Meios para a introdução da velocidade máxima desejada • Meios para a parada do trem (parada de emergência ES, parada de serviço plena FS, STOP) • Meios para a introdução de uma localização de parada • Meios para o movimento para uma localização específica

5/10 • Meios para se localizar precisamente o trem (determinação de localização) • Meios para a configuração do sistema

Filosofia de Controle Geral

Em geral, o sistema LEADER® está em uma melhor posição do que o operador para a provisão de manipulação ótima de trem e controle de viagem, devido a sua capacidade de simulação e computacional acoplada a seu conhecimento da constituição do trem, da localização e do banco de dados de trilho. O Operador assume a responsabilidade final pelo movimento, em particular:

- limites de velocidade

- autoridades nas vias

- localização de parada

- monitoração do movimento do trem

- satisfação da função de alerta

- controle de buzina/campainha

- linha de visão de ocupação do trem

É sugerido que o Operador apenas introduza os limites de velocidade máxima (não necessariamente relacionados aos limites de velocidade de trilho) e permita que o sistema LEADER® controle de forma ótima o trem. Os parâmetros de otimização (por exemplo, forças no trem, tempo até o destino, etc.) podem ser predeterminados pela ferrovia. Permitir que o Operador introduza uma localização de Parada (ao invés de simplesmente comandar um STOP) permite que o sistema controle de forma ótima a viagem.

Iniciação do Movimento do Trem

O desafio de iniciar movimentos de trem está no gerenciamento da partida com folga e no gerenciamento de um rolamento para trás (se partindo em um greide). Uma outra questão é o gerenciamento de restrições de frenagem de ciclo do freio do trem, se o movimento for curto e não permitir um tempo suficiente para recarregamento dos freios. Isto pode requerer uma frenagem com potência ou um controle de redução. Um novo movimento é

6/10 sinalizado pela entrada de um ponto de regulagem de velocidade não nula e um destino, enquanto o trem está parado. O sistema LEADER® pode gerenciar o rolamento para trás, a folga e a aceleração do trem. O sistema de RCL pode acessar os controles e as interfaces da locomotiva.

Controle de Velocidade

O controle de velocidade é obtido pelo uso do sistema de tração (estrangulamento) de locomotiva, freio de trem automático, freio dinâmico e/ou freio independente, conforme indicado pelas restrições programadas no sistema. O sistema LEADER® controla a velocidade da locomotiva de acordo com restrições programadas no sistema em todo o tempo, respeitando a velocidade máxima indicada pelo operador de RCO. O sistema também pode ser programado para fazer cumprir a velocidade máxima de trilho. O sistema pode exibir a velocidade real, a velocidade máxima indicada pelo operador, bem como a velocidade máxima de trilho admitida. O sistema pode notificar o operador, se a velocidade máxima requisitada for maior do que o limite de velocidade de trilho postado.

Durante um controle de velocidade, a velocidade do trem podería variar qualquer coisa entre uma Velocidade Mínima (programada no sistema) e a velocidade máxima indicada pelo operador. Geralmente, o tempo até o destino será minimizado com respeito às exigências de ferrovia quanto à dinâmica máxima de trem e à conservação de combustível. Estes parâmetros podem ser ajustados, conforme desejado, pela ferrovia.

Controle de ES, FS, STQP

ES aplica uma aplicação de Freio de Emergência imediata. A ES não é recuperável até o trem vir a uma parada completa. FS aplica uma aplicação de Freio de Serviço Pleno imediata. A FS não é recuperável até o trem vir a uma parada completa, embora possa ser aprimorada para uma ES.

STOP levará o trem a uma parada controlada, respeitando os limites desejados de forças no trem. STOP não é recuperável até o trem vir a uma parada completa, embora possa ser aprimorada para uma FS ou uma ES. A parada controlada é uma aplicação de freio selecionada menor do que

7/10 um serviço pleno. Mais do que uma parada controlada pode ser introduzido em um momento, e os resultados calculados e exibidos.

Um indicador gráfico no visor de perfil em todos os momentos indicará a localização de parada projetada para ES (vermelho); FS (âmbar) e

STOP (verde), conforme mostrado nas figuras 1 a 3.

Controle de Destino de Parada

O sistema oferece os meios para se ajudar na manipulação ótima do trem a partir da partida até a parada do trem em uma localização precisa ou destino. O operador introduz um destino e um plano de viagem incluindo velocidades e localizações (um plano de viagem mínimo consiste em velocidade mínima e máxima e em um destino). Usando os indicadores de parada de movimento, o operador poderia emitir o comando STOP no momento preciso em que o indicador de parada projetada passar sobre a localização de parada desejada.

Alternativamente, o operador move o cursor de Destino para a localização desejada para uma parada. O sistema então planejará e controlará a trajetória de travessia e parada mais efetiva para a obtenção da parada desejada. O cursor de Destino pode ser movido pelo uso das teclas de seta para a direita/a esquerda ou pela introdução do marco miliário de destino. (Note que a entrada de MP pode ser usada para uma entrada grosseira e as setas podem ser usadas para ajustes mais finos).

Durante a sequência de STOP ajustes podem ser feitos no destino pelo ajuste do cursor. Em algum ponto, as mudanças não podem mais ser introduzidas e as teclas de controle de cursor ficarão claras para indicarem isso. Neste ponto, o operador ainda tem a oportunidade de usar as teclas de ES, FS ou STOP para a obtenção de uma parada mais imediata.

O botão Destination CLEAR pode ser usado para se apagar a localização de destino. Note que, neste ponto, os freios podem ser liberados e a tração reaplicada de modo a se obter a velocidade desejada. As distâncias de parada podem ser afetadas devido às exigências de recarregamento do sistema de freio. O operador pode ajustar ou abortar a navegação em qualquer ponto durante a viagem, parar o trem ou reverter para controlar a

8/10 velocidade. O operador deve reconhecer e aprovar o movimento para cada ponto de referência geográfica sucessivo. Movimentos precisos de tempos em tempos requererão ou um posicionamento ou uma localização do trem no banco de dados de trilho.

A função CREEP permitirá um gerenciamento de movimento curto com frenagem com potência, se requerido. CREEP também permitirá uma parada mais precisa na localização desejada pela aceleração da aplicação de freio e prosseguindo-se a uma velocidade baixa na fase final. Isto pode ser obtido pela aplicação do freio, aplicação dinâmica ou redução da propulsão. A função CREEP permite que o operador introduza a intenção de parar em uma distância curta e permite que o sistema coloque o trem com segurança na condição de permitir uma parada rápida.

Modos de Operação

Os modos são ligados a um sistema RCL e operador pelo RCO (menos treinado do que um Engenheiro). O RCO não pode usar os controles do Console de Controle. O sistema LEADER® controla a velocidade do trem e o destino de parada com base nas melhores práticas de manipulação de trem e conservação de combustível. O sistema LEADER® provê controles de freio e estrangulamento para o RCL, o qual atua sistemas na locomotiva. O sistema LEADER® provê a HMI como o visor e entrada e edição de dados.

Alguns comandos podem ser derivados do RCL, outros comandos a partir da HMI. O painel de controle de RCL (OCU) provê controles de ES, FS, STOP independentes e redundantes, controles de direção, controles de Alerta, buzina/campainha, farol dianteiro e outros controles de função de locomotiva.

Várias arquiteturas são mostradas nas figuras 4, 5 e 6.

Em Controle de Cruzeiro (Piloto Automático), o Engenheiro de Locomotiva permanece no comando. O sistema LEADER® controla a velocidade do trem (e o destino de parada) com base nas melhores práticas de manipulação de trem e conservação de combustível e provê controles de freio e de estrangulamento para uma interface de atuação de locomotiva

9/10 (podería ser RCL).

Em Assistência de Engenheiro, o Engenheiro de Locomotiva está no comando do trem e afeta todos os controles através da interface de console de controle convencional. O sistema LEADER® provê ao motorista alertas de assistência para ajudar na manipulação otimizada do trem.

Rota

As rotas são coleções de pontos de referência geográfica (Waypoints) ou pontos de controle. Uma rota tem uma direção associada. Uma rota tem um nome. As Rotas Padronizadas estão disponíveis a partir de uma Estação Base e podem ser carregadas no sistema.

Pontos de Referência Geográfica (Waypoints)

Os pontos de referência geográfica (waypoints) têm uma localização de marco miliário (MP) associado e um tipo de ponto de referência geográfica (waypoint). Os pontos de referência geográfica (Waypoints) têm um rótulo em incrementos (W1, W2...) em relação à rota em particular. Quando os pontos de referência geográfica (waypoints) são inseridos ou apagados de uma rota, a designação de ponto de referência geográfica (waypoint) pode mudar, de modo a reter a sequência. Veja a figura 3, Tipos de pontos de referência geográfica (Waypoints).

- Mudança de Velocidade

- Parada

- Redução

- Alerta

- Buzina

- Campainha

Ações

As ações a seguir devem ser tomadas:

- transferir (via upload) pontos de referência geográfica (Waypoints)/Rotas a partir da Estação Base

- criar um novo ponto de referência geográfica (Waypoint)

- salvar o novo ponto de referência geográfica (Waypoint)

- criar uma nova Rota

10/10

- salvar a nova Rota

- parar a Navegação

- selecionar/editar/salvar um ponto de referência geográfica (Waypoint) existente

- selecionar/editar/salvar uma Rota existente

- apagar o ponto de referência geográfica (Waypoint)

- apagar a Rota

- selecionar a Rota

- suprimir a velocidade de trecho atual (ponto de referência geográfica (Waypoint))

ALERTAS/Notificação • Quando se aproximando do ponto de referência geográfica (waypoint) W(x) você deseja (inserir a ação) e prosseguir para o próximo ponto de referência geográfica (waypoint) W(x+1)?

• Ao se aproximar de STOP, você deseja usar o CREEP para o STOP?

• Se a SPEED selecionada for maior do que a velocidade de ponto de referência geográfica (waypoint) ou a velocidade de trilho, você deseja prosseguir?

Assim sendo, será entendido que a modalidade preferida da presente invenção foi mostrada a título de exemplo, e que outras modificações e alterações podem ocorrer àqueles versados na técnica. Embora o uso do sistema LEADER e de exibições tenha sido discutido para uso em um dispositivo de RCL, os processos e exibições mostrados podem ser usados em qualquer visor de locomotiva.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Controlador de locomotiva, caracterizado pelo fato de que compreende:

um dispositivo de entrada configurado para receber informação de entrada de um usuário;

um visor configurado para fornecer pelo menos uma saída visual de informação para o usuário; e um processador configurado para acionar o visor para a saída de informação para o usuário e para receber informação de entrada do usuário a partir do dispositivo de entrada;

em que o processador é programado para determinar uma localização de um trem em um trilho e a localização no trilho de distâncias de parada em relação à localização atual do trem no trilho para cada uma dentre dentre uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno e uma aplicação de freio de parada controlada, e em que o processador é programado para acionar o visor para mostrar a localização do trem no trilho e a localização das distâncias de parada determinadas para a aplicação de freio de emergência, a aplicação de freio de serviço pleno e a aplicação de freio de parada controlada com relação a localização do trem no trilho.
2. Controlador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui uma saída e em que o processador é programado para fornecer na saída uma dentre uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno, e uma aplicação de freio de parada controlada quando selecionada por uma entrada do usuário no dispositivo de entrada.
3. Controlador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o processador é programado para fornecer na saída um sinal de velocidade de redução selecionado por uma entrada de redução a partir do dispositivo de entrada.
4. Controlador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador determina as distâncias de parada a partir

Petição 870180034402, de 27/04/2018, pág. 7/12

2/3 da entrada de velocidade requisitada do dispositivo de entrada e aciona o visor para mostrar a velocidade introduzida.
5. Controlador, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a entrada de velocidade requisitada é uma dentre uma velocidade aplicada real e uma velocidade proposta.
6. Controlador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador determina e aciona o visor para mostrar a velocidade atual do trem e determina as distâncias de parada a partir da velocidade atual.
7. Controlador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o processador determina as distâncias de parada a partir de uma velocidade máxima introduzida a partir do dispositivo de entrada e aciona o visor para mostrar a velocidade máxima introduzida.
8. Controlador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador determina e aciona o visor para mostrar índices no trilho de distâncias de parada em relação a uma localização de parada introduzida no trilho para uma aplicação de freio de emergência, uma aplicação de freio de serviço pleno e uma aplicação de freio de parada controlada.
9. Controlador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o processador remove os índices de distância de parada ou não exibe os índices de distância de parada, se o trem tiver passado da localização dos índices no trilho.
10. Controlador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que inclui um controle de freio e um controle de tração em resposta a um sinal na saída para controle dos freios e tração da locomotiva.
11. Controlador, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o controlador é um dispositivo portátil e a saída é conectada de forma sem fio ao controle de freio ao controle de propulsão.
12. Controlador de locomotiva caracterizado pelo fato de que compreende:

um dispositivo de entrada, uma saída, um visor e um proces

Petição 870180034402, de 27/04/2018, pág. 8/12

3/3 sador para o recebimento de entradas a partir do dispositivo de entrada, acionamento do visor e provisão de saídas na saída; e um software no processador para a provisão na saída de sinais de frenagem e de tração para a obtenção de um sinal de velocidade de 5 redução selecionado por uma entrada de redução a partir do dispositivo de entrada.